蔬菜复合纸面膜成型机系统研发

摘要

本文在国家“十二五”科技支撑重点项目“木塑复合材料制造关键技术研究与示范（2012BAD32B04）--蔬菜基复合材料及其生产成型技术及装备研究”的支持下，完成了蔬菜复合纸面膜成型机的设计与制造。
　　蔬菜复合纸因其废料可回收再利用、资源可再生和方便降解等诸多优点,被公认为当今最具备发展空间的绿色环保材料。将蔬菜复合纸以面膜的形式应用于美容行业中，可以减少更多化工材料的使用，更好的促进人类健康和环境美好。经市场调研，发现现有的面膜加工设备无法实现蔬菜复合纸面膜的自动生产，这也体现了蔬菜复合纸面膜成型机研发的必要性。作为相关研究领域的前沿课题，必将填补我国蔬菜复合纸面膜成型设备的空缺。
　　本文在对国内外类似产品调研的基础上对蔬菜复合纸面膜的生产工艺进行了细分，采用系统化设计理论把整体功能分解为蔬菜复合纸给料、蔬菜复合纸传送、蔬菜复合纸加湿、面膜成型、排废、面膜纸排列输出具有耦合关系的功能元，将功能元的载体组合并利用模糊综合评价法确定了蔬菜复合纸面膜成型机系统设计方案。在此基础上设计了整机的结构形式，并对整机及各部分的结构和工作原理做了进一步说明。
　　然后借助有限元分析平台ANSYS Workbench对蔬菜复合纸面膜成型机的核心部件滚切装置的关键结构进行有限元分析，以验证其工作的稳定性与可靠性。通过滚切压力调节的主要承压结构上盖板的拓扑优化和优化前后应力与应变的分析对比，结果表明优化后上盖板在强度和刚度上都有所改善。通过滚切装置主动轴的静力分析，验证了其刚度与强度可以满足工作需求。通过滚切装置机架的模态分析，了解了前六阶固有频率和振型对机架振动产生的影响。
　　最后从蔬菜复合纸面膜成型机的运转功能出发，提出了控制系统的主要任务及要求，并结合PLC的控制系统的设计原则，按照蔬菜复合纸面膜成型机中PLC控制系统的设计步骤，完成了蔬菜复合纸面膜成型机的控制系统设计。
　　整个课题在进行整机结构和控制系统的理论设计和分析后，现已完成了蔬菜复合纸面膜成型机的制造与调试。该设备按照设计任务要求正常运行验证了本文对机械系统和电气控制系统设计的正确性。

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第一章 绪论

1.1 课题研究的背景及意义

1.2 蔬菜复合纸研究现状

1.3 面膜成型机研究现状

1.4 本课题研究的主要内容

第二章 蔬菜复合纸面膜成型机总体方案设计

2.1 系统化设计方法

2.2 蔬菜复合纸面膜成型机的系统化设计

2.3 本章小结

第三章 蔬菜复合纸面膜成型机总体结构设计

3.1 蔬菜复合纸面膜成型机的工艺流程

3.2 蔬菜复合纸面膜成型机的整机结构设计

3.3 本章小结

第四章 蔬菜复合纸面膜成型机滚切装置的模拟仿真分析

4.1 有限元法及ANSYS软件简介

4.2 基于ANSYS Workbench滚切装置关键结构优化与静力分析

4.3 基于ANSYS Workbench的滚切装置关键结构模态分析

4.4 本章小结

第五章 蔬菜复合纸面膜成型机控制方案设计及安装调试

5.1 蔬菜复合纸面膜成型机的控制任务及要求

5.2 蔬菜复合纸面膜成型机控制方案的确定

5.3 蔬菜复合纸面膜成型机控制方案的设计

5.4 蔬菜复合纸面膜成型机安装与调试

5.5 本章小结

第六章 总结与展望

6.1 总结

6.2 展望

参考文献

攻读学位期间所取得的相关科研成果

致谢